QEMU 和 KVM 在虚拟机 I/O 中扮演什么角色？

Question

我发现 QEMU 和 KVM 之间的界限非常模糊。我发现有人说虚拟机是 qemu 进程，而其他人说是 kvm 进程。究竟是什么？QEMU 和 KVM 在虚拟机 I/O 中扮演什么角色？例如，当 vm 执行 PIO/MMIO 时，是 qemu 还是 kvm 会捕获它并将其转换为硬件操作。还是双方都有责任？

Answer 1

KVM：Linux 内核中的代码，它为用户空间提供友好的界面以使用 CPU 虚拟化。这包括用户空间可以调用的“创建 CPU”、“运行 CPU”等功能。对于完整的虚拟机，您需要有一些可以使用它的用户空间代码。这通常是 QEMU，或者更简单的“kvmtool”；一些大型云提供商有自己的自定义用户空间代码。

QEMU：模拟虚拟硬件，包括磁盘、内存、CPU、串行端口、图形和其他设备。还提供了用于执行诸如启动、停止和迁移等操作的机制（UI 和一些可编程接口）。QEMU 支持几种不同的“加速器”模式来处理 CPU 仿真：

• TCG：纯仿真——适用于任何地方，但速度很慢
• KVM：使用 Linux 内核的 KVM API 来允许使用主机 CPU 硬件虚拟化支持运行来宾代码
• hax：类似于 KVM，但使用 Intel HAXM 代码，可在 Windows 主机上运行

从实现的角度来看，KVM 和 QEMU 之间的界限非常清晰——KVM 是主机内核的一部分，而 QEMU 是一个单独的用户空间程序。对于用户，您通常不必关心边界在哪里，因为这是一个实现细节。

要回答您关于 MMIO 会发生什么的问题：

• 来宾进行 MMIO 访问
• 这被硬件困在主机内核中
• 主机内核 (KVM) 然后可能会自己模拟此 MMIO 访问，因为出于性能原因，在内核中实现了一些设备。这通常仅适用于中断控制器，或许也适用于 iommu。
• 否则，KVM 会将 MMIO 访问报告回用户空间（即 QEMU、kvmtool 等）
• 然后用户空间可以使用其设备仿真代码处理访问
• 用户空间然后将结果（例如要返回读取的数据）返回给内核
• 内核根据需要更新vcpu的寄存器状态以完成指令的仿真
• 然后内核在以下指令中恢复执行 VM